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Previous issue date: 2015 / Iron is essential in the neonatal brain for normal neurological development and for establishment of the concentration of iron in the adult brain, as iron absorption is greatest during the neonatal period. It is believed that iron overload contributes to the development of neurodegeneration, the exacerbation of the normal apoptosis rates, largely due to its participation in the Fenton reaction and production of reactive oxygen species. Previous studies in our laboratory have shown that treatment with iron in the neonatal period worsens the memory, as well as an increase in oxidative stress parameters and levels of apoptotic proteins. Recently, we have also demonstrated that this treatment reduces synaptophysin levels (a synaptic marker) in the rats hippocampus. Mitochondria are involved in this process because they are considered the main intracellular source of superoxide anion and the main target of attack by free radicals. They are highly dynamic organelles that bind (fusion) and divide (fission) in response to environmental stimuli, developmental status and energy needs of the cells. Mitochondria are widely distributed in all neurons, but mitochondria subpopulations are enriched pre-synaptically in nerve terminals and post-synaptically in dendrites. In addition, they have been implicated in the pathogenesis of a wide variety of neurodegenerative diseases where synapses are known to be the main target. Sulforaphane is a natural compound that has been studied since the 1980s and considered to possess antioxidant and anti-inflammatory properties. This study aims to investigate the effects of treatment with Sulforaphane in adulthood on memory deficits and changes in markers of mitochondrial function, DNML1 and OPA1, and synaptic marker synaptophysin induced by neonatal iron treatment. Male Wistar rats received, orally, vehicle or carbonyl iron (30mg / kg) from the 12th to the 14th postnatal day. In order to evaluate the effects of acute Sulforaphane treatment on memory, rats were trained in the object recognition task and received one single intraperitoneal injection of Vehicle or Sulforaphane (0. 5 or 5 mk/kg) immediately after training. To evaluate the effects of Sulforaphane chronic treatment on memory, rats received vehicle or Sulforaphane (0. 5 or 5 mg / kg) for 14 days every other day, and were trained in the object recognition task 24 h after the last injection. The memory analysis was performed using the recognition index, expressed as the ratio between the amount of time spent in exploring the new object on the total time spent exploring both objects. DNML1, OPA1, and synaptophysin levels in the hippocampus were quantified by Western blotting. The quantification of protein was performed by measuring the density of the individual bands, normalized by β-actin density. Data were analyzed by comparing the averages for analysis of variance (ANOVA), with p <0. 05 considered statistically significant. Our results showed that acute treatment with Sulforaphane (0. 5 mg / kg) did not improve memory but at a dose of 5 mg / kg it was able to restore the memory deficits induced by iron. Chronic treatment with Sulforaphane, at both doses, also recovers the memory in rats treated with iron in the neonatal period. Sulforaphane at the dose of 5 mg/kg also recovers DNM1L mitochondrial alteration and synaptophysin in the hippocampus, confirming a possible neuroprotective role for this compound. / O ferro é essencial no cérebro neonatal para o desenvolvimento neurológico normal e para o estabelecimento da concentração de ferro no cérebro adulto, já que a absorção de ferro é máxima durante o período neonatal. Acredita-se que a sobrecarga de ferro contribua para o desenvolvimento da neurodegeneração, na exacerbação das taxas normais de apoptose, em grande parte devido à sua participação na reação de Fenton e produção de espécies reativas de oxigênio. Estudos prévios em nosso laboratório demonstraram que o tratamento com ferro no período neonatal piora a memória, bem como aumento em parâmetros de estresse oxidativo e em níveis de proteínas apoptóticas. Recentemente, também demonstramos que esse tratamento reduz os níveis de sinaptofisina (um marcador sináptico) em hipocampo de ratos. As mitocôndrias estão envolvidas neste processo por serem consideradas a fonte intracelular principal do ânion superóxido bem como o alvo principal de ataque de radicais livres. São organelas altamente dinâmicas que se unem (fusão) e se dividem (fissão) em resposta a estímulos ambientais, status de desenvolvimento, e as necessidades energéticas das células. As mitocôndrias são amplamente distribuídas por todos os neurônios, porém subpopulações de mitocôndrias são enriquecidas pré-sinapticamente nos terminais nervosos e pós-sinapticamente nos dendritos. Além disso, estas têm sido implicadas na patogênese de uma ampla variedade de doenças neurodegenerativas, onde sinapses são conhecidas por serem o alvo principal. O Sulforafano é um composto natural que vem sendo estudado desde a década de 1980 e considerado por possuir propriedades antioxidantes e anti-inflamatórias.O presente trabalho visa investigar os efeitos do tratamento com Sulforafano na idade adulta sobre os déficits de memória e sobre alterações em marcadores da função mitocondrial, DNML1 e OPA1, e marcador sináptico sinaptofisina, induzidos pelo tratamento neonatal com ferro. Os ratos Wistar machos receberam, por via oral, veículo ou ferro carbonila (30mg/kg) do 12º ao 14º dia pós-natal. Na idade adulta, para a avaliação dos efeitos do tratamento agudo com Sulforafano sobre a memória, os animais foram treinados na tarefa de reconhecimento de objeto e receberam uma única injeção, por via intraperitoneal, de veículo ou Sulfarafano (0,5 ou 5 mg/kg) imediatamente após o treino. Para a avaliação dos efeitos do tratamento crônico com Sulforafano sobre a memória, os animais foram tratados com veículo ou Sulfarafano (0,5 ou 5 mg/kg) durante 14 dias, em dias intercalados e treinados na tarefa de reconhecimento de objeto 24 horas após a última injeção. A análise de memória foi realizada através do índice de reconhecimento, expresso pela razão entre a quantidade de tempo gasto na exploração do objeto novo sobre o tempo total gasto explorando ambos os objetos. Os níveis protéicos de DNML1, OPA1 e sinaptofisina no hipocampo foram quantificados através de Western blotting. A quantificação das proteínas foi realizada através da medida das densidades das bandas individuais, normalizadas pela densidade de β-actina. Os dados foram analisados através das comparações entre as médias por análise de variância de uma via (ANOVA), sendo o p<0,05 considerado estatisticamente significativo. Nossos resultados mostraram que o tratamento agudo com Sulforafano (0,5 mg / kg) não melhora a memória mas na dose de 5 mg/kg foi capaz de restaurar a memória e no tratamento crônico com Sulforafano, ambas as doses recuperam a memória em ratos tratados com ferro no período neonatal. O Sulforafano na dose de 5 mg/kg também recupera os danos mitocondriais causados na DNM1L e sinaptofisina no hipocampo, corroborando com um possível papel neuroprotetor para esse composto.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/urn:repox.ist.utl.pt:RI_PUC_RS:oai:meriva.pucrs.br:10923/7242 |
| Date | January 2015 |
| Creators | Lavich, Isabela Cavalheiro |
| Contributors | Schröder, Nadja |
| Publisher | Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da PUC_RS, instname:Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, instacron:PUC_RS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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